LTE-SAE體系結構及性能剖析

IP networks：IP網(wǎng)絡

Other access:其它接入技術

LTE接入技術

在仔細研究了各種不同的接入技術之后，3GPP選擇了OFDM（正交頻分復用）技術作為下行方向的接入技術，并選擇了SC-FDMA（單載波頻分多址）技術作為上行方向的接入技術。這兩項技術不僅能夠?qū)崿F(xiàn)頻譜靈活性，同時也能滿足有關吞吐量和頻譜效率的苛刻指標。

本質(zhì)而言，LTE物理層只為其上的網(wǎng)絡層提供共享信道，使用的是一個1毫秒的傳輸時間間隔（TTI）。與HSPA中所采用的方法類似，LTE必須采用速率自適應和具有軟合并功能的混合自動重傳請求（HARQ）迅速適應各種信道變化，而采用OFDM和SC-FDMA技術可以探測到頻率和時間域內(nèi)的變化。LTE物理層中的子載波間距為15kHz。

無線接口協(xié)議的體系結構基于HSPA的體系結構。協(xié)議的名稱相同，而且功能也相似。不同之處在于LTE和HSPA所采用的多址技術不同，還有就是LTE是一個全分組系統(tǒng)（也就是說，沒有必要支持傳統(tǒng)的電路交換域）。圖2顯示了無線接口協(xié)議的體系結構。請注意：除了非接入層（NAS）協(xié)議之外，所有無線接口協(xié)議都終接于網(wǎng)絡側的eNodeB。

PDCP（分組數(shù)據(jù)融合協(xié)議）負責處理無線接口的報頭壓縮和安全功能。RLC（無線鏈路控制）協(xié)議主要負責確保數(shù)據(jù)的無損耗傳輸。MAC（媒體接入控制）協(xié)議負責處理上下行調(diào)度和HARQ信令。

與此類似，RRC（無線資源控制）協(xié)議負責處理無線承載的建立、激活模式的移動性管理以及系統(tǒng)信息的廣播，而NAS協(xié)議負責處理空閑模式的移動性管理和業(yè)務建立。

圖2 無線接口協(xié)議的體系結構 – 控制平面和用戶平面

User plane:用戶平面

Control：控制平面

LTE-SAE network：LTE-SAE網(wǎng)絡

LTE性能評估

在對LTE的接入性能進行全面評估后，3GPP得出的結論是：LTE接入技術不僅能夠滿足所規(guī)定的要求，而且能實現(xiàn)所期望的頻譜靈活性。目前已經(jīng)進行了很多系統(tǒng)級和鏈路級的性能模擬試驗。下面列出了模擬試驗所達到的頻譜效率和用戶吞吐量。

頻譜效率為：當站間距離（ISD）為500米時，下行方向1.7-2.7bps/Hz/小區(qū)，上行方向0.7bps/Hz/小區(qū)。

小區(qū)邊緣用戶吞吐量為：當使用10個用戶進行模擬而且每個小區(qū)的緩存都滿載時，下行方向0.18-0.28bps/Hz/小區(qū)，上行方向0.022-0.05bps/Hz/小區(qū)。

我們從圖3所示的峰值速率可以看出，LTE滿足并超過了下行100Mbps和上行50Mbps的目標。實際上，如果分配20MHz的頻譜，LTE的下行速率可超過325Mbps，上行速率可超過80Mbps。

往返時間（RTT）約為7毫秒，單向時延為3.5毫秒，HARQ RTT為5毫秒。

圖3 不同頻譜分配情況下的LTE峰值比特率

Peak data rate:峰值數(shù)據(jù)速率

Uplink：上行

Downlink：下行

Bandwidth：帶寬

操作與維護

對LTE-SAE的一個重要要求是能夠降低運營支出。自我管理在實現(xiàn)這一目標方面扮演了一個關鍵角色。例如，自我配置功能有助于方便快速地安裝、集成和部署基站（包括無線接入網(wǎng)的初期建設），減少準備工作量以及與運營商的交流工作量，從而降低成本，提升LTE-SAE網(wǎng)絡的初期部署速度。同樣，自我優(yōu)化功能可減少調(diào)整和維護LTE-SAE網(wǎng)絡的工作量，這些功能包括：自動優(yōu)化相鄰小區(qū)和自動調(diào)整用于控制切換以及其它無線資源管理算法的參數(shù)。

終端與設備

LTE從一開始就被設計用于支持小型、高性能、高能效的最終用戶設備。除了手機和筆記本電腦之外，LTE還將支持多種設備：

對上下行速率有著極高要求的設備，如電視機和攝像機

對時延有著極高要求的設備，如網(wǎng)絡游戲機。

LTE-SAE的產(chǎn)品實現(xiàn)

目前全球主流廠家正在正在加緊開發(fā)LTE-SAE產(chǎn)品。

無線接入產(chǎn)品

領先的廠家通常把LTE和HSPA產(chǎn)品將基于相同的軟硬件體系結構，首批產(chǎn)品將支持多個頻段以及FDD和TDD。

通過使用插件，運營商可以將LTE添加到現(xiàn)有的基站中，使它們支持雙模式和雙頻段。在這個場景中，運營支撐系統(tǒng)（OSS）將支持網(wǎng)絡遷移和無縫管理。易用特性包括：即插即用型基站、自動調(diào)試、關鍵性能指標（KPI）的自動報告功能。

此外還將開發(fā)獨立、高性能的宏基站和微型基站產(chǎn)品?！爸饔脝卧?遠程單元”的理念將有助于在空間有限和很難獲得合適空間的站點部署新設備。
例如，在今年的巴塞羅那“2008全球移動大會”上，愛立信公布了其下一代無線基站RBS 6000系列產(chǎn)品。該節(jié)能型的站點解決方案提供了市場上最小的宏基站，而且同時支持GSM/EDGE、WCDMA/HSPA和LTE等多種技術。該產(chǎn)品實現(xiàn)了開發(fā)一個真正多標準的解決方案的長遠目標，而且為客戶提供一個無縫、集成和環(huán)保的解決方案。

核心網(wǎng)產(chǎn)品

先進的所有適用核心網(wǎng)產(chǎn)品未來都應該支持SAE功能?；谘葸M后的核心網(wǎng)產(chǎn)品的網(wǎng)關功能將支持LTE業(yè)務，為GSM和WCDMA/HSPA系統(tǒng)提供GGSN功能，并提供對移動IP的支持。MME功能即可以用作一個獨立的LTE移動服務器節(jié)點，也可以與GSM和WCDMA/HSPA系統(tǒng)的SGSN功能結合使用。此外， HSS和策略控制器（Policy Controller）也將支持SAE功能。結果就是一個支持所有接入技術的通用核心網(wǎng)。

移動平臺、寬帶模塊和固定無線終端產(chǎn)品

LTE移動平臺再次采用了被實踐證明非常成功的WCDMA移動平臺的體系結構，因此可確保穩(wěn)定性、縮短產(chǎn)品的上市時間、并降低成本。例如，終端設備廠商將會看到，EMP的LTE移動平臺使用了與WCDMA移動平臺相同的軟件界面。

對首款商用芯片組針對數(shù)據(jù)業(yè)務進行了優(yōu)化，設計用于緊湊型的移動電子設備，如手機、筆記本電腦的寬帶模塊、電視機、攝像機和固定無線終端設備等。

LTE芯片組的關鍵特性包括：上下行速率分別為100Mbps和50Mbps、多種帶寬、支持4個頻段。

將LTE、GSM和WCDMA/HSPA集成到LTE移動平臺上將可確保LTE受益于WCDMA的規(guī)模經(jīng)濟。因此，LTE從誕生之日起就能實現(xiàn)全國覆蓋和全球漫游。